Autor: Zdravko Šumić dipl. ing.

Osnovno svojstvo pektina zbog koga je on našao široku primenu u industriji voća i povrća je sposobnost stvaranja želea. Sam pojam pektin potiče od grčke reči „pektos“ što znači gel, pihtija.

Pektin se koristi kao sredstvo za želiranje u proizvodnji voćnih želea, džemova, marmelada i sličnih proizvoda. Zavisno od osobina koje posjeduju, pre svega stepena esterifikacije i opsega pH na kojem optimalno deluju, različiti pektinski preparati imaju specifičnu primenu u prehrambenoj industriji (tabela 2).

Tabela 2. Podela pektinskih preparata prema nameni (www.herbstreith-fox.de)

Vrsta	DE %	pH	SMR %	Proizvod
Extra rapid set – jabučni	72 – 77	2,8 – 3,3	55 – 60	Džemovi, marmelade, želei
Extra rapid set jabučno citrusni	≥ 77	3,0 – 3,3	≥ 55	–
Rapid set – jabučni	70 – 72	2,8 – 3,2	≥ 58	Džemovi, marmelade čvrsta struktura, sredstva za želiranje u domaćinstvu
Rapid set – citrusni	68 – 72	2,9 – 3,3	≥ 58	–
Rapid set – jabučno citrusni	72 – 76	3,0 – 3,3	≥ 58	–
Medium rapid set – jabučni	59 – 64	2,8 – 3,2	58 – 70	Džemovi, marmelade – staklenke veće, voćni namazi; gel gladak i čvrst
Medium rapid set – citrusni	65 – 75	2,9 – 3,3	–	–
Medium rapid set – jabučno citrusni	65 – 72	2,8 – 3,3	–	–
Slow set	56 – 64	2,8 – 3,2	> 60	Džemovi, marmelade mazive konzistencije, želei
Extra slow set – puferisani jabučni	> 50	3,3 – 3,7	72 – 78	Želei, punila za kolače
Extra slow set – citrusni	56 – 62	2,9 – 3,3	≥ 58	–
Pektin za konditorsku industriju – citrusni	54- 58	2,8 – 3,2	> 58	Voćne žele bombone
Amidirani, DA 8 – 12%	32 – 38	3,0 – 3,5	≥ 55	Džemovi, želei, marmelade sa niskim sadržajem šećera ili bez šećera, prelivi.

Osnovni parametri kvaliteta koje pektinski preparat mora da zadovolji (tabela 3) da bi se mogao koristi kao sredstvo za želiranje dati su u Pravilniku o kvalitetu proizvoda od voća, povrća, pečurki i pektinskih preparata (službeni list SFRJ, broj 1/1979).

Tabela 3. Osnovni parametri kvaliteta pektin ektrakta i pektina u prahu (Šulc i sar., 1976)

Kvalitet	Pektin ekstrakt	Pektin u prahu
Voda (%)	90-92	6-8
Pepeo (%)	1-4	0,5-3,0
Čisti pektin	25-30	70-75
Mrel	120.000-180.000	150.000-200.000
DE	50-80	50-80
oŽ	80-120	150-250

Pektinski preparati se koriste u obliku pektina u prahu, pektin hidrolizata i pektin ekstrakta. Pektinski ekstrakt se dobija koncentrisanjem pektin hidrolizata u vakuumu a pektin u prahu sušenjem pektin hidrolizata u vakuum sušarama.

Proces želiranja

Pektini se, zbog velikog broja karboksilnih i hidroksilnih grupa, ponašaju kao hidrofilni, reverzibilni koloidi, koji promenom električnog naboja molekula prelaze iz sol u gel modifikaciju. U sol stanju molekuli pektina su hidratisani i pokretljivi (karboksilne grupe su negativno naelektrisane), a u gel stanju dehidratisani i imobilisani (karboksilne grupe su nedisosovane). Najčešće se pektinske materije vežu između sebe vodoničnim vezama. Pored njih lanci pektina se međusobno mogu povezati i jonskim i kovalentnim vezama. Ako su pektini vezani slabim vodoničnim vezama oni mogu graditi reverzibilne gelove, dok u slučaju jonskih i kovalentnih veza nastaju ireverzibilni gelovi.

Sposobnost želiranja pektinskih materija uglavnom zavisi od molekulske mase i stepena esterifikacije. Molekulska masa pektina se kreće od 100.000 – 300.000 (Crnčević, 1951). Sa porastom stepena polimerizacije, tj. molekulske mase, sve više su izražena koloidna svojstva pektina, a i sposobnost želiranja. Pektininske kiseline molekulske mase manje od 100.000 ne mogu da želiraju, pod standardnim uslovima i to su u stvari pektininske kiseline nižeg stepena polimerizacije. Sa porastom stepena esterifikacije raste rastvorljivost pektina u vodi, brzina želiranja i tolerancija pektina prema šećeru.

Disosovane slobodne karboksilne grupe ometaju proces želiranja pektina jer se međusobno odbijaju zbog istoimenih naelektrisanja. Zbog ovoga je sprečeno grupisanje i asocijacija molekula pektina. Takođe, hidratacija hidroksilnih grupa i negativno naelektrisanih karboksilnih grupa, ometa stvaranje gela. Hidratacijom hidroksilnih i karboksilnih grupa pektina ometa se njihova međusobno privlačenje i na taj način sprečava stvaranje gela. Disocijacija karboksilnih grupa i hidratacija hidroksilnih grupa stabilizuju sol modifikaciju pektina.

Da bi se dobio stabilan i čvrst žele potrebno je sprečiti elektrostatsko odbijanje između molekula, smanjenjem disocijacije karboksilnih grupa. To se postiže dodatkom 0,2-0,35% vinske ili limunske kiseline, tj. smanjenjem pH na optimum. Takođe je potrebno dodati odgovarajuću količinu šećera, kako bi se sprečila hidratacija i omogućilo stvaranje vodoničnih mostova između hidroksilnih grupa susednih molekula. Kada se postigne optimalna dehidratacija i optimalan pH, nastupa želiranje, tj. obrazovanje fine trodimenzionalne mrežice, koja imobiliše tečnost ili voćnu masu, stvarajući žele.

Potrebna količina šećera zavisi od stepena esterifikacije pektina. Niskoesterifikovani pektini želiraju sa daleko manjom količinom šećera (20-30%) nego visokoesterifikovani (preko 50%), ali je za želiranje neophodno prisustvo kalcijumovih jona (60 mg/g pektina) (Jašić, 2007).

Temperatura je takođe značajan faktor u procesu želiranja. Snižavanjem temperature smanjuje se kinetička energija molekula i raste njihova sposobnost stvaranja gela. Za svaki pektin postoji temperatura iznad koje nikada neće želirati, bez obzira na ispunjenje svih ostalih uslova. Što je stepen esterifikacije pektina veći, to je viša temperatura na kojoj još uvek može želirati. Ekstremno visokoesterifikovanih pektini želiraju na 90°C a manje esterifikovani na 60°C. Temperatura želiranja, pored stepena esterifikacije, zavisi i od sadržaja šećera u proizvodu i pH.

U prehrambenoj industriji se koriste i amidirani pektini sa stepenom esterifikacije manjim od 50% i stepenom amidacije maksimalno 25%.

U proizvodnji želiranih proizvoda, za postizanje standardne čvrstoće koriste se pektinski preparati u obliku: pektina u prahu, pektin hidrolizata i pektin ekstrakta.

Pektin u prahu je proizvod koji se dobija sušenjem pektinskog hidrolizata u vakuum sušnicama tj. na nižim temperaturama.

Pektin hidrolizat je poluprodukt koji se dobija hidrolizom i ekstrakcijom pektinskih sirovina (jabučnih tropina, albeda citrusa) i ima 2% suvih materija. Retko se upotrebljava bez prethodnog koncentrisanja.

Pektin ekstrakt je gotov proizvod, koji se dobija koncentrisanjem pektinskog hidrolizata u vakuumu, na temperaturi do 70°C. Na višim temperaturama postoji mogućnost razgradnje pektina. Pektinski ekstrakt koncentriše se najviše do 10% suvih materija, jer pri većim koncentrisanjima dolazi do razgradnje pektina i preparat se teško rastvara.

Stepen želiranja pektinskog preparata

Potrebna količina pektina za formiranje želea standardne čvrstine se izračunava na osnovu stepena želiranja. Prema definiciji stepen želiranja predstavlja masu šećera koju može da veže 1 g pektina formirajući žele standardne čvrstoće. Na primer, ako je 1 g pektina u stanju da želira 60 g šećera, onda se jačina takvog pektina označava sa 60o.

Što je stepen želiranja veći, to se pektin smatra kvalitetnijim, jer se sa manjom količinom može postići željeni stepen želiranja (obično varira od 50 do 250). Zbog ovoga je stepen želiranja značajan pokazatelj kvaliteta pektina i određuje mu komercijalnu vrednost.

Brzina želiranja pektinskog preparata

Brzina želiranja predstavlja vreme potrebno za stvaranje gela standardne čvrstine, na određenoj temperaturi. Zavisno od stepena esterifikacije pektini se dele na brzo želirajuće (sa stepenom esterifikacije 50-85%) i sporo želirajuće (35-50%).

Kod brzo želirajućih pektina čvrstoća želea je velika. Sa opadanjem stepena esterifikacije opada i brzina želiranja a geli su slabije čvrstoće. Smanjena brzina želiranja rezultat je povećanog negativnog naelektrisanja usled povećanja broja karboksilnih grupa a čvrstina opada, pošto ispod 50% DE u stvaranju želea više učestvuju dvovalenti joni (jonske veze) u odnosu na šećer.

Brzina želiranja zavisi takođe i od temperature. Postoji optimalna temperatura na kojoj određeni pektin, pod ostalim optimalnim uslovima, najbrže želira. To je veoma važno u proizvodnji, jer na visokim temperaturama može da ne dođe do želiranja, s obzirom da se pektini razgrade i više ne postoji mogućnost za stvaranje želea.

Brzo želirajući pektini, pod definisanim uslovima, mogu želirati za 10 min na 90°C a za sporo želirajući za 20 min na 65°C (Crnčević, 1951).
.

Literatura

1. Crnčević, V. (1951). Konzervisanje i prerada povrća. Beograd: Naučna knjiga.
2. DSM Nutritional Products. (2009). Preuzeto sa DSM: www.dsm.com
3. Jašić, M. (2007). Tehnologija voća i povrća – I dio. Tuzla: Tehnološki fakultet.
4. Lamikanra, O. (2002). Fresh-cut fruits and vegetables: science, technology, and market. USA: CRC Press.
5. Linden, G., & Lorient, D. (1999). New ingredients in food processing. Cambridge: CRC Press.
6. Lozano, J. E. (2006). Fruit Manufacturing. New York: Springer.
7. Niketić-Aleksić, G. (1982). Tehnologija voća i povrća. Beograd: Poljoprivredni fakultet.
8. Pravilnik o kvalitetu i drugim zahtevima za enzimske preparate za prehrambene proizvode. (Sl. list SRJ, br. 12/2002, 56/2003).
9. Schobinger, U. (2001). Frucht- und Gemüsesäfte. Berlin: Ulmer.
10. Sriamornsak, P. (2003). Chemistry of Pectin and Its Pharmaceutical Uses: A Review. Silpakorn University International Journal, Vol. 3, 1-2 , 206-227.
11. Šulc, D., Ćirić, D., Vujičić, B., Bardić, Ž., Curaković, M., & Gvozdenović, J. (1976). Tehnologija proizsavrevodnje bistrih i kašastih koncentrata od voća i povrća. Novi Sad: Tehnološki fakultet.
12. Vračar, L. (2001). Priručnik za kontrolu kvaliteta svežeg i prerađenog voća, povrća i pečurki i osvežavajućih bezalkoholnih pića. Novi Sad: Tehnološki fakultet.
13. Yadav, S., Yadav, P. K., Yadav, D., & Yadav, K. D. (2009). Pectin lyase: A review. Process Biochemistry 44 , 1-10.